稀有元素更濒危了！科技有可能发展不动了？

2017年12月6日

Adam Jezard

Senior Writer, Forum Agenda

关键元素储量不足，第四次工业革命很有可能失去前进的动力。

我们时常听说某些金属储量不足，有可能影响到未来的技术发展。锂就是其中之一。然而，我们却忽略了另一些金属储量不足的事实——少了这些元素，手机、DVD播放机、电视、麦克风通讯、无人驾驶汽车等行业恐怕都将停滞不前。为了确保政府和企业能够持续推进科技发展，我们必须确保人类能够获取足够多的稀缺元素。

图示为制造一块印制电路板所需的各类元素。 Image: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA

哪些元素储量不足？

美国化学会在2015年发布了一份报告，罗列了62种元素，并根据供应风险、对环境的影响、是否有可能稀缺做了排序。列表中的有些元素在生活中并不常见，如镓、铟、铪、硒等。它们大多是其他金属开采、提炼过程中产生的副产品。尽管人们对它们很不熟悉，但它们却在我们的生活中发挥了巨大的作用。

镓是提炼锌矿和铝土矿的副产品，在半导体行业有着重要的运用——98%的镓被用于半导体。镓还能被用作制造蓝牙音箱。

铟也是由提炼锌矿得到的，可以被用来制造太阳能电池、液晶电视、电脑芯片、LED灯、太阳能板等。

铪是提炼锆矿的副产品，可用于制造核反应控制棒、微处理集成电路，阿波罗登月飞船液体推进器的喷嘴也是用铪制造的。

硒能从铜矿石、镍矿石以及铅矿石中提炼得到，可用于制造复印机、X光扫描仪，在电池技术中也有重要的应用。

如果缺少这些元素，人类将会如何发展？早在十多年前，就有人给出了一番奇妙的回答——尽管有时看起来相当反乌托邦。

科幻片成为现实？

2008年，有研究预测，2017年之前，所有的镓元素会被使用殆尽。科幻小说家Rober Silverberg这样写道： “所有的铪（和镓）都将不复存在；再过20年，恐怕锌也会成为稀缺元素，铜也逃不过相同的命运。全球范围内的需求量在本世纪就将超过供应量。”

他在书中还列举了国家和企业为了保证未来高科技发展所必须做的事：“如果我们想继续享用电视、太阳能板、电脑芯片，我们就应该想办法解决问题，比如人工合成稀缺元素，或是寻找替代元素。再或者，我们可以回收废气设备，进行循环利用。我们总是可以找到更有效利用高科技设备的方法，起码要满足我们目前的需要。如果我们能找到分离稀缺元素的方法，我们就能……”

尽管稀缺金属并未像书中所预测的那样，在2017年就消耗殆尽（2015年的报道也没有给出准确的时间点），但这些稀缺元素的确会给第四次工业革命带来一些问题。

两个危机

美国化学会还强调了另外两个危机。第一个就是开采、提炼矿物带来的环境问题，比如矿工为了使金矿石成块，需要使用水银，而水银是一种有毒的物质。矿物的开采不仅会危害自然生态系统，还会消耗大量生物燃料，排放二氧化碳和其他温室气体，造成全球气候变化，危害人们的健康。

另一个危机则是镓、铟等稀有元素的含量过低，因为它们只能作为其他金属的熔炼及其他工序的副产品为人们所获取。

然而，人们似乎忽略了这样的一个问题：即使某种金属在自然界中的含量相当富足，比如金、铂，它们的地理分布却相当集中——主要集中在中国和非洲，其他地区的含量则少之又少。在未来，这也有可能成为一个很大的问题。

正如美国化学会所认为：“1962年刚果内战引起了钴的供应短缺……最近，中国减少了稀土出口，导致一系列技术无法发展。因此，最近几年来人们一直呼吁要加强对资源状况的评估，决定哪些元素是’至关重要’的。这样做的目的就是尽可能减少对科技、经济发展的阻碍。